基于响应面的桥梁有限元模型修正

采用试验设计和回归分析方法,以显式的响应面模型逼近特征量与设计参数间复杂的隐式函数关系,得到简化的结构模型(Meta-model),给出有限元模型修正过程。针对复杂的土木工程结构,讨论样本选择、修正参数选取以及如何从众多因素中较合理地建立结构的响应面模型。用数值模拟算例和六跨连续梁桥环境振动试验结果,实现基于响应面模型的土木工程结构有限元模型修正,并与传统的基于灵敏度方法直接对结构有限元模型修正结果进行比较。结果表明,基于响应面方法的有限元模型修正和验证,能显著提高修正的效率,修正过程计算简洁、迭代收敛快,避开每次迭代都需要进行有限元计算,易于工程实际应用。     

基于桥梁动力特性实测值的有限元模型修正方法

以反映桥梁整体力学性能的两种参数——竖向挠度和竖向频率为状态变量,构造目标函数,使用有限元软件ANSYS的优化分析功能,对某连续梁—连续刚构桥的有限元数值模型进行修正,大幅提高了有限元模型的计算精度。     

结构多尺度有限元模型修正试验研究

本文以实验室的大跨桥梁结构钢箱梁纵向加劲桁架缩尺试样为研究平台,具体讨论了多尺度模型修正和验证的实施过程。首先分析了影响此结构多尺度模型精度的一些因素,然后采用基于灵敏度的方法对多尺度模型进行修正,并通过实测数据从动力特性和静力响应等多方面对所建的结构多尺度有限元模型进行了验证。结果表明:基于子结构方法建立的结构多尺度模型是有效的。     

基于权函数的桥梁结构有限元模型修正

有限元模型修正技术在运营期监控、评估桥梁结构性能、损伤识别等工作中有着广泛的应用。依托桥梁荷载试验数据进行有限元模型修正是常见的做法,然而由于测试水平等客观条件的影响,试验数据不能保证完全可靠。以往的模型修正中,基于加权最小二乘法的目标函数不能体现出其对测试数据的抗差性能。提出了基于权函数的目标函数,对测试数据具有较好的抗差性能;以一个三跨连续梁模型进行验证;最后以阜阳市东环路颍河大桥的试验数据为基础,进行模型修正,验证了其可行性。     

大跨桥梁索塔有限元模型修正

首先采用不同的方法分别建立了大跨桥梁索塔的精细有限元模型和简化模型，运用环境振动实测结果对简化有限元模型进行了修正，并和精细模型计算结果相比较；研究结果表明：严格按照设计图纸建立的精细有限元模型计算得到的动力特性与索塔现场环境振动实测值之间的误差较小，而未经修正的简化模型误差较大，由此说明：大跨桥梁在有限元建模时应尽可能详细地反映结构的几何与材料特性，在此前提下，对于设计资料全面的桥梁结构，建立有限元模型时就只需要修正那些无法用数学和物理方法模拟的不确定因素。对于缺乏实测信息的在建桥梁工程，则可以应用精细有限元模型的计算结果暂时代替实测结果对简化的有限元模型进行修正。     

在役T构桥梁的有限元模型修正

有限元模型修正是建立精确的基准有限元模型的基础。以在役T构桥梁——324国道乌龙江大桥为工程背景,利用ANSYS软件建立了全桥结构的三维有限元模型,进行了结构静、动力数值模拟分析,并与实测结果进行了比较;结果表明,未修正的有限元模型计算结果与实测结果存在较大误差。通过参数灵敏度分析,确定了对桥梁结构静、动力特性影响均较大的参数;采用零阶和一阶算法,基于自振频率与静力挠度组合的目标函数,对乌龙江大桥有限元模型进行了修正。修正后的有限元模型能较真实地反映结构的实际状态,可作为该桥梁长期健康监测与状态评估的基准有限元模型。     

基于桥梁优化理论的有限元模型修正技术

针对桥梁的试验模态和有限元分析模型存在的误差,提出一套可靠的基准有限元模型,并利用基于优化理论的有限元模型修正技术,对一个短跨桥模型进行损伤识别,通过损伤刚度来定量的描述该短跨桥的损伤程度,并得出了一些有益的结论。     

桥梁损伤识别的实用模型修正方法研究

对面向损伤识别的桥梁结构模型修正实用方法进行了研究。提出了基于振动特性测量的三步模型修正策略和综合利用通用有限元程序ANSYS的优化功能进行模型修正的方法。为了缩减待修正的参数,根据计算目标函数对每个单元参数的敏感性,进行子结构划分,通过对子结构参数的修正进行结构损伤的大致定位,然后对确定为损伤的子结构的每个单元进行参数修正,进行结构的损伤定量识别和状态评估。修正算法的优化方法采用ANSYS一阶优化方法和随机搜索方法,敏感性分析和模型修正完全基于ANSYS软件进行,较适合于实际工程的应用。为了说明方法的可行性,以某一实际三跨预应力钢筋混凝土连续箱梁桥为仿真算例,以结构模型的单元刚度衰减来模拟损伤,进行损伤识别,达到了较好的效果。     

基于健康监测的连续刚构桥有限元模型确认(Ⅰ)——基于响应面法的有限元模型修正

有限元模型修正不能考虑不确定性和进行响应预测,而模型确认是模型修正的发展,该系列论文建立了桥梁有限元模型确认的基本方法。主要讨论模型确认的关键步骤之一——基于响应面的桥梁有限元模型修正方法,包括试验设计、参数筛选、响应面模型选择以及模型检验等;基于下白石大桥的实时健康监测,利用响应面方法成功地对下白石大桥的有限元模型进行修正。结果表明:有限元模型修正后的计算结果与实测结果比较吻合,最大相对误差不超过6%,修正后的有限元模型可以进一步应用于模型确认,对桥梁健康监测和安全评估有益。     

基于径向基神经网络的桥梁有限元模型修正

基于某预应力混凝土大跨刚构-连续梁桥的ANSYS有限元模型,提出一种基于径向基神经网络的有限元模型修正方法。该方法以不同设计参数条件下有限元模型模态分析频率作为输入向量,以对应的桥面单元、中墩、边墩的弹性模量、密度等设计参数修正值作为输出向量,利用径向基神经网络来逼近两者之间的非线性映射关系。结合该桥梁结构健康监测系统中加速度传感器监测的桥梁结构动力反应的加速度数据,利用神经网络的泛化特性,直接计算出有限元模型设计参数的修正值。研究结果表明:修正后的有限元模型能更真实地反映结构的物理状态,较好地反映该桥梁结构的真实动力特性。     

基于响应面法的钢- 砼混合梁悬索桥有限元模型修正

有限元初始模型往往与实际结构间存在着某些误差,不能准确反映桥梁实际的工作状态。作者建立了某钢-砼混合梁悬索桥的有限元模型,基于桥梁荷载试验所得响应,建立其响应面模型进行优化计算,修正了有限元模型。     

基于响应面模型修正的桥梁结构损伤识别方法

及时、准确地发现桥梁结构的早期损伤,避免桥梁结构的突然破坏或倒塌,无疑具有重要的理论意义和重大的社会经济效益。文章提出基于响应面模型修正技术和单元模态应变能损伤指标的结构损伤识别方法,通过简支梁室内模型试验来检验方法的有效性,进而以下白石大桥为背景,通过数值模拟方法基于响应面模型修正和单元模态应变能指标进行下白石大桥支座损伤识别。结果表明:单元模态应变能损伤指标对开裂损伤和支座损伤具有较好的敏感性,可识别出多损伤位置和损伤程度,具有应用到实际工程结构进行损伤识别的潜力。     

基于Hopfield 神经网络的有限元模型修正

工程结构的有限元模型对结构的健康监测与可靠性评估有重大意义,但实际工程中测量数据和模型都与结构初始有限元模型有一定的差异,因此有必要对实际结构的有限元模型进行修正。首先建立有限元模型修正方程来表达结构响应与待修正参数之间的关系,再通过Hopfield递归神经网络技术,对模型修正方程进行求解。通过一个数值梁模型对提出的方法进行了验证,结果显示Hopfield神经网络在求解线性模型修正仿真中有较好的效果。     

基于有限元模型修正技术的钢-混组合框架损伤分析

过去20年里,试验模拟分析和有限元模型修正技术在机械工程和航空航天工程中得到有效应用,它们是结构健康识别的有效方法,为正常工作和突发事件下结构损伤的检测、评估及量化提供了基础资料。由于结构种类、材料属性、边界条件及损伤模型的多样性,健康检测技术在地震作用下土木工程中的应用研究还不够完善。为了设计震后康复时间间隔,需要研究结构损伤分布和承载力,费用高且耗时长。将基于损伤鉴定技术的振动应用于依据抗震承载力方法设计的高韧性结构中,可提高这些方法的可行性、可靠性及效率。通过意大利伊斯普拉节点研究中心的伪动力往复试验,基于振动测量的有限元模型修正技术可用于检测,评估,量化遭受持续地震破坏的高韧性钢-混组合框架的结构损伤。针对不同的建模方案,通过3个损伤水平对不同的有限元结构模型进行修正,可全面描述和量化梁柱节点的逐步退化性质,以用于耗散地震能量的设计。     

基于理论及有限元模型的封底混凝土最大拉应力研究

基于某跨河大桥深水承台施工案例,论述了封底混凝土最大拉应力计算原理及计算方法,重点阐明了基于ANSYS有限元模型及平截面假定的有限元计算方法。对比分析理论及有限元模型的封底混凝土最大拉应力计算结果,明确了计算封底混凝土厚度时考虑桩基约束的必要性和合理性,工程计算宜采用桩基约束以固结形式施加的有限元方法,为类似工程计算提供参考。     

基于环境激励的桥梁结构动力有限元模型修正研究

本文首先对有限元模型修正和传感器优化布置方法进行了详细的归纳和总结．并且分析了动力有限元模型修正中存在的一些问题。然后,通过具体的算例对近年的研究成果进行了总结,其中包括基于灵敏度分析和优化理论对一现有大型桥梁进行了有限元模型修正,以及基于序列法和改进遗传算法对一桥梁进行了传感器优化布置,研究结果可广泛应用于桥梁结构的损伤识别、既有（受损）结构的承载力评定和结构的长期健康监测,具有较大的理论意义和工程实用价值。     

结构有限元模型修正综述

结构有限元分析模型计算的结构响应与实测响应之间不可避免地存在一定偏差。利用结构现场实测的响应信息修正其结构有限元分析模型,使得修正后结构有限元模型计算的响应值与试验值趋于一致,此过程即为结构有限元模型修正。本文对结构动力模型修正和静力模型修正的一般理论及其进展进行了综述,讨论了有限元模型修正中的若干重要技术问题。     

基于相似模型试验的导管架平台有限元模型修正

根据设计尺寸建立的有限元模型与实际结构之间不可避免地存在一定偏差,须根据试验测量数据对有限元模型进行必要的修正。基于相似原理设计制作完整平台和损伤平台的缩尺模型,开展模态试验;根据模态置信准则(MAC)评价试验模态数据和有限元计算数据的相关性。应用灵敏度分析方法对结构设计变量进行分级,以有效识别出平台结构中的待修正参数。针对含有未知损伤的海洋平台,采用结构参数的优化方法,识别损伤位置并实现损伤平台有限元模型的更新。结果表明:对于完整平台,修正后前六阶固有频率的误差均值由修正前的17.22%降至2.78%,修正后的有限元模型更接近试验结构;平台损伤后MAC显著降低,根据优化方法可准确定位出2个缺失构件的位置,且修正后固有频率的误差均值由25.94%降至4.79%。通过修正可为在役海洋平台安全评估提供一个准确的有限元模型。     

组合梁桥有限元修正模型的研究

为改善结构有限元模型的精度,减小理论模型计算结果与试验结果之间的误差,采用模型修正技术对建立的初始有限元模型进行修正.针对铁路组合梁桥模型修正的问题,进行了大量的试验和研究,着重对组合梁力学参数和边界条件进行了修正.结果表明,经过修正后的有限元模型计算结果与试验结果更加接近,模型修正是可行的、有效的.